影響煤發(fā)熱量測(cè)定的因素及其解決措施

白麗麗

摘 ?要：煤的發(fā)熱量是煤質(zhì)分析的重要指標(biāo)之一，煤發(fā)熱量的測(cè)定在煤質(zhì)化驗(yàn)過程中是十分重要的。但在實(shí)際的檢測(cè)過程中，存在很多問題，本文旨在探討影響煤發(fā)熱量測(cè)定的主要因素，并提出相應(yīng)的對(duì)策，以提高煤發(fā)熱量測(cè)定的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：煤發(fā)熱量;量熱儀;測(cè)定因素;解決措施

前言

煤的發(fā)熱量是表征煤炭各種特性的綜合指標(biāo)，在煤質(zhì)分析中也是一個(gè)十分重要的參數(shù)。煤作為動(dòng)力燃料，其發(fā)熱量越高，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就越大。煤在燃燒或氣化過程中，需要用煤的發(fā)熱量來(lái)計(jì)算熱平衡、耗煤量和熱效率。根據(jù)煤的發(fā)熱量還可估算鍋爐燃燒時(shí)的理論空氣量、理論干煙氣量等參數(shù)。因此，煤的發(fā)熱量測(cè)定在燃煤各種特性指標(biāo)的檢測(cè)中，具有重要的意義[1]。

1.量熱儀工作原理

本量熱儀采用恒溫式氧彈熱量計(jì)原理，其主要特點(diǎn)為外筒溫度恒定，通過內(nèi)筒溫升趨勢(shì)作為實(shí)驗(yàn)結(jié)束判定標(biāo)志，然后通過冷卻校正公式對(duì)外筒熱交換進(jìn)行校正。其方法要點(diǎn)為：取一定量的被測(cè)試樣，置于氧彈中，向氧彈內(nèi)沖入過量的氧氣，再將氧彈置于裝有一定量水的內(nèi)筒中，讓試樣在氧彈中充分燃燒。釋放出的熱量被氧彈及周圍的水吸收。準(zhǔn)確測(cè)定內(nèi)筒水的溫升值。在外筒溫度恒定時(shí)，吸收熱量的水以及水中各個(gè)器件構(gòu)成的量熱體系的熱容量是一個(gè)常數(shù)，根據(jù)內(nèi)筒水的溫升，可以計(jì)算出被測(cè)試樣的發(fā)熱量。

2.影響因素及措施

2.1 熱容量

熱容量是指該儀器的量熱系統(tǒng)溫度每升高1℃所需要吸收的熱量，因量熱儀的量熱系統(tǒng)中，除了水吸收熱量外，氧彈、內(nèi)筒、溫度計(jì)和攪拌器等都會(huì)吸收熱量，而且各自的吸熱情況不一樣，只能采用已知熱值的基準(zhǔn)物質(zhì)來(lái)實(shí)際標(biāo)定出量熱系統(tǒng)溫度每升高1℃所要吸收的熱量。由此可以看出，熱容量標(biāo)定的準(zhǔn)確性是發(fā)熱量測(cè)定準(zhǔn)確性的前提[2]。

標(biāo)定熱容量時(shí)，應(yīng)使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸進(jìn)行標(biāo)定，熱容量標(biāo)定的有效期為3個(gè)月，但如果更換量熱溫度計(jì)，更換氧彈的氧彈蓋、連接環(huán)或者搬動(dòng)過量熱儀，熱容量也應(yīng)立即重新進(jìn)行標(biāo)定。

2.2 煤樣稱量

煤樣稱取是提高檢測(cè)準(zhǔn)確度的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。稱重前應(yīng)先檢查天平的狀態(tài)是否水平，是否歸零，并應(yīng)清潔、無(wú)雜質(zhì)，然后將煤樣充分?jǐn)嚢杌靹?取樣時(shí)，應(yīng)盡可能從煤樣容器的不同部位，用多點(diǎn)取樣法取出。稱量后立即蓋上容器蓋，以保證煤樣水分不發(fā)生變化。

2.3 裝樣

量熱儀裝樣時(shí)，以下幾點(diǎn)會(huì)影響發(fā)熱量的測(cè)定：

①每次裝點(diǎn)火絲前，應(yīng)將殘留在電極桿上和壓環(huán)內(nèi)的點(diǎn)火絲或其他異物清理干凈。點(diǎn)火絲應(yīng)折成U型，不要讓點(diǎn)火絲打結(jié);②測(cè)定煤樣時(shí)，點(diǎn)火絲不得插入煤中。點(diǎn)火絲的圓弧形靠近或稍微接觸煤樣;③點(diǎn)火絲的兩端應(yīng)分別接到氧彈的兩電極桿上并用壓環(huán)壓緊，點(diǎn)火絲不得與坩堝接觸，以免與坩堝形成短路導(dǎo)致點(diǎn)火失敗，也不能用壓環(huán)將其壓斷;④每次測(cè)定時(shí)，應(yīng)將準(zhǔn)確稱量的10ml蒸餾水裝入彈筒內(nèi)。正常情況下，氧彈內(nèi)加入的蒸餾水越多，吸收的熱量就越多，測(cè)試結(jié)果就會(huì)偏低。

2.4 氧彈

使用氧彈前，應(yīng)首先檢查氧彈彈筒及氧彈蓋上的螺紋及密封圈上有無(wú)異物，外觀有無(wú)碰撞痕跡，然后將空氧彈充足氧氣，置于水中浸沒幾分鐘，如果有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明氧彈漏氣。氧彈漏氣會(huì)使測(cè)定中的煤燃燒不充分，釋放的熱量低于實(shí)際值，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量的不準(zhǔn)確。

氧彈漏氣主要由各部件連接處的橡膠密封墊密封不好以及氧彈氣嘴有異物所造成的。可以采用以下方法解決：①如果檢查為橡膠密封墊老化，則應(yīng)更換密封墊;②由于密封墊干燥，則應(yīng)在每次試驗(yàn)前，對(duì)密封墊進(jìn)行加濕處理;③由于氧彈氣嘴處異物造成的漏氣，則應(yīng)將氣嘴擰開，將里面清洗干凈，重新擰緊。

2.5 氧氣、充氧壓力及時(shí)間

量熱儀所用氧氣至少99.5%純度，不含可燃成分，不允許使用電解氧[3];充氧壓力為（2.8～3.0）MPa，氧彈內(nèi)充氧壓力不能超過3.2MPa，若充氧時(shí)不慎，沖入的氧氣壓力過大（超過3.2MPa），不得進(jìn)行燃燒試驗(yàn)。此時(shí)，應(yīng)釋放全部氧氣，重新充氧到3.2MPa以下再試驗(yàn)。充氧時(shí)間不得少于15S，當(dāng)氧氣瓶壓力降到5.0MPa以下時(shí)，充氧時(shí)間應(yīng)當(dāng)酌量延長(zhǎng)，當(dāng)氧氣瓶?jī)?nèi)壓力低于4.0MPa時(shí)，應(yīng)更換氧氣，否則測(cè)定結(jié)果會(huì)因缺氧燃燒不完全而偏低[4]。

2.6 煤樣燃燒

煤樣在氧彈中的燃燒情況，關(guān)系到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在氧彈取出后，要注意觀察煤樣是否燃燒完全，是否存在殘留的煤樣，是否存在煤樣噴濺現(xiàn)象。對(duì)于高灰難燃煤，由于其放出的熱量過低，導(dǎo)致水的溫升過小，可以導(dǎo)致點(diǎn)火失敗。若為上述情況，可以在煤樣中摻加苯甲酸后再做發(fā)熱量測(cè)定，最后減去苯甲酸的添加熱即可;對(duì)于易噴濺的煤，點(diǎn)火絲應(yīng)和煤樣保持一微小的距離（約1-2mm），如果還噴濺，可以用已知熱值的擦鏡紙對(duì)煤樣進(jìn)行包裹，最后減去擦鏡紙的添加熱值，就可以得到煤樣的發(fā)熱量。

2.7 水箱水質(zhì)

每次檢測(cè)時(shí)，都會(huì)由氧彈帶出一些水。因此，要定期給量熱儀加蒸餾水，保持儀器工作穩(wěn)定。避免污染水質(zhì)，由此導(dǎo)致量熱儀內(nèi)筒及過濾網(wǎng)被雜質(zhì)堵塞，影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。水箱水應(yīng)根據(jù)使用情況至少半年更換一次。若發(fā)現(xiàn)水中有異物時(shí)，應(yīng)立即跟換水箱水。

2.8 坩堝

檢測(cè)所用坩堝應(yīng)規(guī)格尺寸相同，且重量相近。坩堝在使用后，應(yīng)清洗干凈并擦干，然后放在烘干箱內(nèi)高溫烘烤3-5分鐘。若坩堝在使用后留有碳化物，則應(yīng)用砂紙輕輕除去粘著的顆粒點(diǎn)。

2.9 其他影響因素

每次正式檢測(cè)前，首先要進(jìn)行2-3個(gè)廢樣的實(shí)驗(yàn)，目的是使內(nèi)筒、氧彈及量熱系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，避免檢測(cè)結(jié)果偏差較大。每次檢測(cè)環(huán)境條件和試驗(yàn)的方法步驟盡量保持一致，測(cè)定發(fā)熱量的軟件中，相關(guān)參數(shù)不得隨意更改，以減少人為誤差。

3.結(jié)語(yǔ)

本文著重闡述了測(cè)定煤發(fā)熱量過程中，影響檢測(cè)結(jié)果的主要因素及措施。在量熱儀使用前，首先要認(rèn)真標(biāo)定儀器熱容量以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;在使用過程中，每一個(gè)步驟要仔細(xì)對(duì)待，減小測(cè)試誤差，從而保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹長(zhǎng)武.燃料產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)實(shí)用手冊(cè)—燃煤[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[2]陳偉，段廣林.影響發(fā)熱量測(cè)試結(jié)果的主要因素及措施[J].煤質(zhì)技術(shù)，2011（1）.

[3]GB/T 213 2008.煤的發(fā)熱量測(cè)定方法[s].

[4]王瑞華.關(guān)于煤的發(fā)熱量測(cè)定[J].科技風(fēng)，2011（2）.